IBM anuncia el primer ordenador cuántico a gran escala que será tolerante a fallos para 2029

La sempiterna promesa de la computación cuántica se encuentra siempre entre la espada y la pared por el carácter extremadamente frágil y propenso al ruido de estos sistemas. De ahí la imperiosa búsqueda de soluciones para mitigar ese ruido y corregir los errores. Entre ellas, la implementación de cúbits lógicos, que encapsulan la información de un cúbit ideal utilizando múltiples cúbits físicos que se vigilan mutuamente para detectar y corregir errores.

En ese sentido, uno de los contendientes en esta tecnología acaba de dar un severo golpe sobre la mesa. IBM ha anunciado que construirá el primer ordenador cuántico tolerante a fallos y a gran escala del mundo en 2029. Bautizado como Quantum Starling, este ambicioso sistema verá la luz en un nuevo centro de datos cuántico ubicado en Poughkeepsie, Nueva York, con la promesa de superar en más de 20.000 veces la capacidad de operación de las máquinas cuánticas actuales.

El anuncio llega acompañado de la actualización de la hoja de ruta cuántica de la enseña y de la publicación de dos artículos científicos que explican cómo planean resolver los principales retos para hacer viable esta arquitectura. “IBM está trazando la próxima frontera en computación cuántica”, explica Arvind Krishna, presidente y CEO de la compañía. “Nuestra experiencia en matemáticas, física e ingeniería está allanando el camino hacia un ordenador cuántico a gran escala que resolverá desafíos reales y abrirá inmensas posibilidades para los negocios”.

La revolución del 'cúbit': una carrera entre ciencia y tecnología para alcanzar la supremacía cuántica

El problema es que la mayoría de los sistemas de corrección de errores actuales requieren una enorme sobrecarga de cúbits físicos para obtener un solo cúbit lógico, lo que en la práctica limita la escalabilidad de estos computadores cuántico. Pero desde IBM aseguran haber encontrado una solución viable a través de los códigos qLDPC (quantum Low-Density Parity Check), un tipo de corrección que reduce en aproximadamente un 90% el número de cúbits físicos necesarios, en comparación con los métodos anteriores.

En concreto, Quantum Starling se apoyará en una arquitectura capaz de ejecutar 100 millones de operaciones cuánticas utilizando 200 cúbits lógicos, un umbral de capacidad que abre la puerta a simulaciones y cálculos hoy fuera del alcance incluso de los superordenadores más potentes.

De hecho, afirman desde la compañía estadounidense, representar el estado completo de Starling requeriría una cantidad de memoria equivalente a la de más de un quindecillón (10⁴⁸) de superordenadores. Y este es tan solo el punto de partida: el rompedor computador será la base para el desarrollo de Blue Jay, un sistema que aspira a llegar hasta 2.000 cúbits lógicos y mil millones de operaciones cuánticas.

Más allá de Starling

La llegada de Starling ha obligado a IBM a actualizar su hoja de ruta de los hitos tecnológicos progresivos que pretende alcanzar en computación cuántica a lo largo de los próximos cuatro años.

Así, en 2025, llegará Quantum Loon, un procesador experimental centrado en probar componentes de arquitectura como los “c-couplers”, diseñados para conectar cúbits a larga distancia dentro de un mismo chip.

Un curso más tarde, IBM lanzará Quantum Kookaburra, su primer procesador modular, capaz de combinar memoria cuántica con operaciones lógicas. Será el primer bloque funcional de una red de procesadores cuánticos interconectados.

Y, ya en 2027, la multinacional hará lo propio con Quantum Cockatoo, con el que se probará la entrelazación de dos módulos Kookaburra utilizando “L-couplers”, lo que permitirá escalar el sistema como una red de nodos cuánticos sin necesidad de construir chips gigantescos.

Escalar sin fallos

La carrera por construir un computador cuántico útil ha dejado de ser una promesa lejana o una mera teoría científica. En el último lustro, los principales fabricantes (norteamericanos y asiáticos en su mayoría) han logrado avances considerables tanto en el número de cúbits, como en una mayor fidelidad, menor ruido y, lo más relevante, primeros experimentos exitosos con cúbits lógicos y arquitecturas modulares.

IBM ha sido uno de los protagonistas en términos de escalado. De los 5 cúbits que tenía su primer equipo en 2016 pasó a los 65 cúbits en 2020, a los 433 cúbits con Osprey y a 1.121 cúbits con Condor, presentado a finales de 2023. La compañía ha puesto en marcha su nueva arquitectura Quantum System Two, modular y capaz de interconectar múltiples chips, instalada, por ejemplo, en el lustroso centro de computación cuántica que Alemania ha inaugurado este mismo año. En paralelo, con la familia Heron ha mejorado la fidelidad y reducido errores hasta cinco veces frente a generaciones anteriores.

Google, por su parte, ha optado por una estrategia menos centrada en el número de cúbits y más en la calidad. En 2023 logró uno de los hitos más relevantes del sector: demostrar un cúbit lógico que mejora su fidelidad al incorporar más cúbits físicos dedicados a la corrección de errores. Esta prueba, considerada el primer paso real hacia la corrección de errores cuánticos efectiva, marca el inicio de la transición hacia procesadores tolerantes a fallos. Su procesador Willow, de 105 cúbits, y los experimentos con códigos topológicos y de superficie son la base de un plan que busca construir un sistema con un millón de cúbits corregidos para 2029.

Esos son los dos colosos protagonistas de esta contienda, pero no están solos. IonQ, especializada en iones atrapados, ha liderado el sector en calidad algorítmica gracias a su métrica de cúbits algorítmicos (#AQ), que refleja cuántos cúbits útiles tiene realmente un sistema. Con su sistema Forte, lanzado en 2023 y actualizado en 2024, ha alcanzado 35 #AQ con solo 32 cúbits físicos, gracias a fidelidades récord de 99,9%. La compañía prevé superar los 64 #AQ en 2025. Empresas como Airbus, Hyundai, GE Research o Amazon han empezado a usar sus dispositivos, accesibles comercialmente desde la nube.